- •Глава 6. Электрометаллургия марганцевых ферросплавов
- •6.1. Свойства марганца и его соединений
- •6.2. Минералы, руды и концентраты марганца
- •6.3. Технология сушки и окускования марганцевых концентратов
- •6.4. Технология выплавки высокоуглеродистого ферромарганца
- •6.5. Технология выплавки ферросиликомарганца
- •6.7. Технология получения азотированного марганца и силикомарганца
6.2. Минералы, руды и концентраты марганца
Разведанные запасы марганцевых руд на континентах расположены крайне неравномерно: Южная Африка 57%, Украина 21%, Габон 7%, Австралия 4%, прочие страны 11%.
Значительные резервы марганца сосредоточены на дне Мирового океана в виде железо-марганцевых конкреций, содержащих цветные металлы Cu, Ni, Co, Mo и др.
Наиболее распространенными минералами марганца являются: пиролюзит MnO2, гаусманит Mn3O4, манганит MnO(OH), псиломелан MnO∙MnO2∙nH2O манганокальцит (Mn,Ca)CO3 и др.
Месторождения марганцевых руд расположены на территории бывшего СССР неравномерно*. В России разведано 6,1% запасов марганцевых руд бывшего СССР, Украине – 82,4%, в Грузии – 8,9% и Казахстане – 2,6%.
Основное количество марганцевых руд добывается в Никопольском (~80%) и Чиатурском (~20%) марганцеворудных бассейнах. Схема основных рудоносных площадей Никопольского и Большетокмакского месторождений показана на рис. 6.14.
Наиболее распространены карбонатные и смешанные марганцевые руды (70,3% от общих запасов); оксидные со-ставляют 28,3%. Запасы окисленных руд (1,1%) и железо-марганцевых (0,3%) ограничены.
Марганцеворудные минералы, как и концентраты, представляют сложное минеральное сырье. Марганцевые руды основных месторождений стран СНГ характеризуются сравнительно высоким содержанием фосфора (0,2–0,3%). Встречающиеся обособленные фосфорсодержащие минералы представлены курскитом Са3(РО4)∙СаО3, франколитом Са10F2СO3О24∙Н2O, вивианитом (FеРО4) и другими фосфатами.
С 1986 г. была начата добыча марганцевой руды на Таврическом ГОКе (Большетокмакское месторождение), однако в 1992 г. приостановлена.
По содержанию рудообразующих минералов окисленные руды подразделяются на: манганит-псиломелановые с примесью пиролюзита; пиролюзит-псиломелановые с при-
_______________
* Трубецкой К.Н. и др. Марганец. Минерально-сырьевая база СНГ. Добыча и обогащение руд. М.: Изд-во Акад. горн. Наук. 1999, - 271с.
месью манганита; пиролюзит-псиломелановые. Карбонатные руды относятся к изоморфному ряду манганокальцит-кальциевый родохрозит. Последний содержит в среднем 80–86% МnСО3; 14–20% СаСО3 и 39,8–42% Мn. Манганокальцит имеет переменный состав %: 28—58 МnСО3; 42–56 СаСO3; 13–30 Мn. Характеристики объема добычи марганцевой руды и качество концентратов в Никопольском марганцеворудном бассейне приведены в табл. 6.4.
Рис. 6.14. Схема основных рудоносных площадей Никопольского и
Большетокмакского месторождений:
а – оксидные; б – смешанные; в – карбонатные рудоносные площади;
I – Западно-Никопольская; II – Восточно-Никопольская; III - Большетокмакская; IV – Криворожская; V – Междуречье Днепр-Ингулец; участки: 1 – Максимово-Тимошевский; 2 – Закаменский и Новоселовский; 3 – Николаевский; 5 – Грушево-Брасанский; 6 – с. Новоселовка;
7 – Балка Зеленая; 8 – ст. Визирка; 9 – Ингулец; 10 – Николо-Козельский; 11 – Высокопольский; 12 – Ново-Воронцовский
Нерудные минералы в марганцевых рудах представлены кварцем, полевым шпатом*, опалом, халцедоном, глауконитом (K,Na,Ca)<1(Al, Fe2+, Fe3+, Mg)2[(OH)2Al0,5Si3,65O10]. Добываемая из недр марганцевая руда подвергается обогащению с использованием сложных способов и технологических схем (промывки, гравитационного, электромагнитного, флотации и др.) (рис. 6.15 а).
___________________
* Полевой шпат – группа минералов: ортоклаз KAlSi3O8; альбит NaAlSi3O8 и анортит CaAl2Si2O8.
Таблица 6.4. Динамика добычи марганцевой руды, производство марганцевых концентратов в Никопольском марганцеворудном бассейне и их качество
Показатели |
Г о д ы | ||||
1990 |
1994 |
1996 |
1998 |
2000 | |
Добыча марганцевой руды, тыс.т |
16230 |
8053 |
7699 |
5706 |
6996 |
Содержание марганца в руде, % |
23,7 |
22,9 |
22,1 |
22,5 |
22,7 |
Производство окисных концентратов высших сортов, тыс.т/% |
2351 33,1 |
910 27,3 |
699 22,3 |
697 31,5 |
912 33,3 |
Содержание Mn в окисных концентратах высших сортов, % |
43,5 |
45,5 |
43,2 |
43,2 |
43,2 |
Производство окисных концентратов II сорта, тыс.т/% |
2700 38,0 |
1547 46,4 |
1702 55,5 |
1119 50,5 |
1353 49,4 |
Содержание Mn в окисных концентратах II сорта, % |
37,2 |
39,7 |
36,0 |
36,3 |
36,1 |
Производство карбонатных концентратов I сорта, тыс.т/% |
2050 28,9 |
843 26,3 |
636 20,7 |
398 18,0 |
474 17,3 |
Содержание Mn в карбонатных концентратах, % |
29,7 |
29,8 |
28,4 |
28,4 |
29,3 |
Всего товарных концентратов, тыс.т |
7103 |
3332 |
3064 |
2215 |
2710 |
Выход годного, % |
48,2 |
45,7 |
43,8 |
43,1 |
43,5 |
Требования к качеству марганцевых концентратов. Химсостав марганцевых концентратов Никопольского бассейна регламентируется содержанием марганца и диоксида кремния, а также количеством влаги (табл. 6.5), а гранулометрический состав – фракциями, приведенными в табл. 6.6.
Рис.6.15. Принципиальная технологическая схема обогащения марганцевых руд Никопольского бассейна:
а - окисных руд; б – карбонатных руд
Таблица 6.5. Требования технических условий к качеству марганцевых концентратов Никопольского бассейна
Концентраты |
Сорт |
Содержание, % | ||
Mn |
влаги |
п.п.п. | ||
Марганцевые окисные (О) |
I |
43,1/43,0* |
16,0 |
– |
IБ |
–/41,0 |
16,0 |
– | |
II |
–/34,0 |
22,0 |
– | |
III |
–/25,0 |
23,0 |
– | |
Марганцевые окисно-карбонатные (ОК) |
I |
26,5/26,0 |
18,0 |
17,0 |
II |
–/23,0 |
20,0 |
14,0 | |
Марганцевые флотационные окисные (ОК) |
I |
–/43,0 |
27,0 |
– |
II |
–34,0 |
27,0 |
– | |
Марганцевые флотационные окисно-карбонат-ные (ФОК) |
I |
–/26,0 |
27,0 |
17,0 |
II |
–/23,0 |
27,0 |
14,0 |
*Числитель – высшая, знаменатель – первая категория качества
Таблица 6.6. Гранулометрический состав марганцевых концентратов Никопольского бассейна
Фракция, мм |
Концентрат окисный гравитационный |
Окисно-карбонатный концентрат I сорт | ||
С о р т | ||||
А |
I |
II | ||
более 25 |
2,49 |
10,76 |
8,66 |
– |
25–8 |
32,33 |
17,89 |
10,02 |
– |
8–5 |
26,62 |
35,96 |
15,33 |
– |
5–3 |
19,87 |
5,06 |
6,90 |
– |
3–0,5 |
13,81 |
22,67 |
41,85 |
65,92 |
0,5–0,2 |
4,88 |
5,28 |
13,85 |
18,46 |
0,2–0,1 |
– |
2,38 |
– |
– |
менее 0,1 |
- |
– |
3,40 |
15,62 |